KR100373461B1 - A stabilization composition for preparing of cement concrete to treat heavy metals - Google Patents
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Abstract
본 발명은 중금속 처리를 위한 시멘트 경화체 제조용 고화안정 처리제 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 물 10 ℓ에 대하여 NaCl 100 내지 120 g, Na2CO3550 내지 700 g, NaAlO2150 내지 180 g, FeCl320 내지 50 g, CaCl250 내지 100 g, 및 NaNO3280 내지 320 g을 포함하는 시멘트 경화체 제조용 고화안정 처리제 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a solidified stabilizer composition for the production of hardened cement for the treatment of heavy metals, and more specifically, to NaCl 100 to 120 g, Na 2 CO 3 550 to 700 g, NaAlO 2 150 to 180 g, FeCl 3 to 20 g, CaCl 2 50 to 100 g, and NaNO 3 280 to 320 g.
또한, 본 발명은 물 10 ℓ에 대하여 NaCl 100 내지 200 g, Na2CO3500 내지 800 g, NaAlO250 내지 150 g, FeCl320 내지 50 g, KCl 또는 CaCl250 내지 150 g, NaNO350 내지 100 g, Na2SO430 내지 100 g, 및 멜라민수지 설폰산소다, 리그닌 설폰산소다, 또는 이들의 혼합물 200 내지 500 g을 포함하는 시멘트 경화체 제조용 고화안정 처리제 조성물에 관한 것이다.In addition, the present invention in water 10 ℓ NaCl 100 to 200 g, Na 2 CO 3 500 to 800 g, NaAlO 2 50 to 150 g, FeCl 3 20 to 50 g, KCl or CaCl 2 50 to 150 g, NaNO 3 The present invention relates to 50 to 100 g, 30 to 100 g of Na 2 SO 4 , and 200 to 500 g of melamine resin sulfonic acid sodium, lignin sulfonic acid, or a mixture thereof.
본 발명에서 제조되는 고화안정 처리제는 생활쓰레기 소각재, 화력 발전소 석탄재, 제철소에서 발생되는 각종 슬러지를 시멘트, 물과 혼합하여 고형화 할 때, 소각재, 석탄재, 제강 슬러지 등에 함유된 금속 결합을 촉진하여 시멘트 수화를 급속히 일어나게 함으로써 초기강도를 증진시키고, 용존물질의 반응으로 형성된 CaO 등의 팽창재를 다량 생성시켜 급결에 따른 크랙 등의 문제를 해결함과 동시에 포함된 지연제의 효과로 수화반응이 장기간 지속되어 저항성과 장기강도를 증대시켜,원 소각재 등에 함유된 중금속 등의 안정화 및 시멘트 고형체의 강도증진 효과를 나타낼 뿐 아니라 제강 슬러지 등에 포함된 중금속의 용출을 방지할 수 있다.The solidification stabilizer prepared in the present invention promotes metal hydration by incorporating incineration ash, coal ash, steel sludge, etc. when solidifying by mixing various sludges generated from municipal waste incineration ash, coal power plant coal, and steelworks with cement and water. By increasing the initial strength to increase the initial strength, the formation of a large amount of expansion material such as CaO formed by the reaction of dissolved substances to solve the problems such as cracks due to quenching and the effect of the included retardant for a long period of resistance By increasing the long-term strength, it is possible not only to exhibit the effect of stabilizing heavy metals, etc. contained in the original incineration ash and the like, and to increase the strength of cement solids, but also to prevent the leaching of heavy metals in steelmaking sludge.
Description
본 발명은 중금속 처리를 위한 시멘트 경화체 제조용 고화안정 처리제 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 생활쓰레기, 소각재, 화력발전소 석탄재, 제철소에서 발생되는 각종 슬러지를 시멘트, 물과 혼합하여 시멘트를 고형화할 때 첨가되는 고화안정 처리제로서 소각재, 석탄재, 제강슬러지에 함유된 금속의 이온 결합을 강력히 촉진함과 동시에 시멘트 수화반응을 조절하여 시멘트 수화생성물을 증대시킴으로써, 시멘트 고형물의 강도를 현격히 증가시킬 수 있는 중금속 처리를 위한 시멘트 경화체 제조용 고화안정 처리제 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a solidification stabilizer composition for the production of hardened cement for the treatment of heavy metals, and more particularly, when solidifying cement by mixing various sludges generated from household waste, incineration ash, coal-fired power plant, and steel mill with cement and water. As a solidification stabilizer, the heavy metal treatment that can greatly increase the strength of cement solids by strongly promoting the ionic bonding of metals in incineration ash, coal ash and steel sludge, and by increasing the cement hydration product by controlling the cement hydration reaction. It relates to a solidified stabilizer composition for producing a cement hardened body.
시멘트는 물과 접촉하면 시멘트 중의 수경성 화합물과 물이 화학반응을 일으킨다. 이 반응을 시멘트의 수화(Hydration)반응이라 하며, 이때 수화에 의해 수화물(Hydrate)이 생긴다.When cement comes in contact with water, chemical reactions occur between the hydraulic compound and water in the cement. This reaction is called hydration of cement, and hydration is generated by hydration.
수화 현상은 시멘트의 가장 중요한 현상의 하나로 시멘트의 응결 및 경화 전반에 관계하는 것이지만, 수화 반응의 과정 및 수화물이 복잡하여 아직도 그 메카니즘에 관해서는 규명되지 않고 있으나, 중간 과정을 생략하고 최종적인 관계를 요약하면 다음과 같다.Hydration is one of the most important phenomena of cement. It is related to the solidification and hardening of cement. However, the mechanism of hydration reaction and the hydrate are complicated and the mechanism is still unknown. In summary.
물 + 포틀랜드시멘트 → 포틀랜드시멘트 수화물Water + Portland Cement → Portland Cement Luggage
상기와 같은 최종적인 관계에서 알 수 있는 바와 같이, 물과 포트랜드 시멘트를 혼합하면 포틀랜드 수화물이 얻어진다.As can be seen from this final relationship, mixing Portland cement with water yields Portland hydrate.
상기 3CaOㆍSiO2(Alite)는 물과 혼합되면 가수분해를 일으켜 3CaOㆍ2SiO2ㆍ3H2O (토버모라이트; Tobermorite) 겔과 Ca(OH)2가 되고, 토버모라이트 겔은 클링커 입자의 표면을 엷은 층으로 싸고 있다. Ca(OH)2는 액상으로 녹아 몇분 사이에 포화 상태가 되어 3CaOㆍAl2O3ㆍ6H2O가 되며, 석고가 없으면 이른바 순결(Flash Setting) 반응을 일으킨다. 그런데, 상기 용액 중에는 CaSO4ㆍ2H2O가 존재하기 때문에 이것이 3CaOㆍAl2O3와 반응하여 불용성의 3CaOㆍAl2O3ㆍ3CaSO4ㆍ32H2O(칼슘 설포알루미네이트; Calcium Sulfoaluminate 또는 에트린 가이트; Ettringite)가 되어 침전하는 등 많은 종류의 수화물이 생성된다.The 3CaO and SiO 2 (Alite) is when mixed with water to cause hydrolysis 3CaO and 2SiO 2 and 3H 2 O (tobermorite; Tobermorite) is a gel and Ca (OH) 2, tobermorite gel of clinker particles The surface is covered with a thin layer. Ca (OH) 2 melts into a liquid phase and becomes saturated in a few minutes to become 3CaO.Al 2 O 3 .6H 2 O. Without gypsum, it causes a so-called flash setting reaction. However, the solution during the CaSO 4 and 2H 2 O is present to since this 3CaO and Al 2 O 3 reacts with the insoluble 3CaO and Al 2 O 3 and 3CaSO 4 and 32H 2 O (calcium sulfo aluminate; Calcium Sulfoaluminate or Et Many types of hydrates are produced, such as leachite and precipitation.
이때, 상기 시멘트 수화물의 혼합물인 시멘트 풀이 시간이 경과함에 따라 수화에 의하여 유동성과 점성을 상실하고 고화하는 현상을 '응결(Setting)'이라 하며, 응결이 끝난 시멘트의 경화체는 시간이 경과할수록 겔 생성이 증대하여 시멘트 입자 사이가 치밀하게 채워지면서 경화(Hardening)가 진행된다. 이와 같이, 섬유상, 침상, 박편상의 시멘트 겔의 미세한 결정이 큰 표면 에너지에 의하여 서로 응집, 교착화하여 치밀한 겔의 망상구조를 형성하고 다시 반응의 진행에 따라 서로 결합이 강화되어 강도가 발현된다.In this case, the cement pool, which is a mixture of the cement hydrate, loses fluidity and viscosity due to hydration and solidifies with time, and is called 'setting'. The hardened body of the cement, which has been condensed, generates gel as time passes. This increase causes hardening between the cement particles and the hardening. In this way, fine crystals of the fibrous, acicular and flaky cement gels aggregate and interlock with each other by a large surface energy to form a dense gel network structure, and as the reaction proceeds, the bonds are strengthened and the strength is expressed.
상기의 시멘트 고형화에 대한 종래 기술로는 금속 이온을 흡착하여 처리하는 방법이 있으며, 이러한 방법은 상온에서 처리가 가능하고 처리비가 저렴하다는 장점이 있으나, 유해 폐기물의 성상에 따라 각각에 적합한 고화 조제를 사용하여야 하며, 산성, 알카리성에서 중금속이 쉽게 용출된다는 문제점이 있다.Conventional techniques for cement solidification include a method of adsorbing and treating metal ions, and this method has advantages in that it can be treated at room temperature and has a low treatment cost. Should be used, there is a problem that the heavy metal is easily eluted from acidic, alkaline.
또한, 아스팔트를 이용하여 중금속을 고용화하는 방법 및 폐플라스틱을 이용하여 고형화하는 방법 등은 고형체의 내수성, 내약품성 및 내식성 등이 우수하나, 고형체 제조시 가열이 필요하므로 중금속 폐기물의 처리비용이 높다는 단점이 있다.In addition, the method of solidifying heavy metal using asphalt and the method of solidifying using waste plastic have excellent water resistance, chemical resistance, and corrosion resistance of solids, but the cost of treating heavy metal wastes is required because heating is required in manufacturing solids. This has the disadvantage of being high.
이외에도 물리적, 화학적 안정성이 우수하고 감용률이 좋은 소결 고형화법, 용융 고형화법 등이 사용되고 있으나, 이 역시 처리비용이 높고 저비점 중금속이 휘산된다는 문제점이 있었다.In addition, sinter solidification, melt solidification, and the like, which have excellent physical and chemical stability and good application rate, are used. However, this also has a problem of high processing cost and volatilization of low-boiling heavy metals.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 생활쓰레기 소각재, 석탄재, 제강 슬러지 등에 함유된 유해 중금속의 이온결합 촉진과 시멘트의 수화생성물을 증대시켜, 고형물의 현저한 강도를 증진시키고 유해 중금속의 용출을 방지할 수 있는 중금속 처리를 위한 시멘트 경화체 제조용 고화안정 처리제 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve the above problems, the present invention promotes ion bonding of harmful heavy metals contained in household waste incineration ash, coal ash, steelmaking sludge, etc. and increases the hydration products of cement, thereby improving the remarkable strength of solids and preventing the dissolution of harmful heavy metals. It is an object of the present invention to provide a solidifying treatment agent composition for producing a cement hardened body for heavy metal treatment.
도 1은 본 발명의 실시예에 의하여 제조된 고형체(인터로킹블록)의 납 용출 실험 결과를 나타내는 그래프이다.1 is a graph showing the lead dissolution test results of the solid (interlocking block) prepared by the embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예에 의하여 제조된 고형체(인터로킹블록)의 6가 크롬 이온의 용출 실험 결과를 나타내는 그래프이다.Figure 2 is a graph showing the results of dissolution experiments of hexavalent chromium ions of the solid (interlocking block) prepared according to the embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 의하여 제조된 고형체의 휨강도 시험 결과를 나타내는 막대 그래프이다.Figure 3 is a bar graph showing the flexural strength test results of the solid produced by the embodiment of the present invention.
본 발명은 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여,The present invention to achieve the object as described above,
NaCl, Na2CO3, NaAlO2, FeCl3, CaCl2및 NaNO3를 포함하는 중금속 처리를 위한 시멘트 경화체 제조용 고화안정 처리제 조성물을 제공한다.Provided is a solidifying stabilizer composition for producing a cement hardened body for treating heavy metals including NaCl, Na 2 CO 3 , NaAlO 2 , FeCl 3 , CaCl 2, and NaNO 3 .
더욱 상세하게는 상기 고화안정 처리제 조성물이 물 10 ℓ에 대하여 NaCl 100 내지 120 g, Na2CO3550 내지 700 g, NaAlO2150 내지 180 g, FeCl320 내지 50 g, CaCl250 내지 100 g, 및 NaNO3280 내지 320 g을 용해하여 제조되는 중금속 처리를 위한 시멘트 경화체 제조용 고화안정 처리제 조성물을 제공한다.More specifically, the solidification treatment composition is NaCl 100 to 120 g, Na 2 CO 3 550 to 700 g, NaAlO 2 150 to 180 g, FeCl 3 20 to 50 g, CaCl 2 50 to 100 g with respect to 10 l of water And it provides a solidifying treatment agent composition for producing a cement hardened body for the treatment of heavy metals prepared by dissolving 280 to 320 g of NaNO 3 .
또한, 본 발명은 NaCl, Na2CO3, NaAlO2, FeCl3, KCl 또는 CaCl2, NaNO3,Na2SO4,및 멜라민수지 설폰산소다, 리그닌 설폰산소다, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 중금속 처리를 위한 시멘트 경화체 제조용 고화안정 처리제 조성물을 제공한다.The invention also includes NaCl, Na 2 CO 3 , NaAlO 2 , FeCl 3 , KCl or CaCl 2 , NaNO 3 , Na 2 SO 4 , and melamine resin sodium sulfonic acid, lignin sulfonic acid, or mixtures thereof. Provided is a solidifying stabilizer composition for producing a cement cured product for treating a heavy metal.
더욱 상세하게는 상기 고화안정 처리제 조성물이 물 10 ℓ에 대하여 NaCl 100 내지 200 g, Na2CO3500 내지 800 g, NaAlO250 내지 150 g, FeCl320 내지 50 g, KCl 또는 CaCl250 내지 150 g, NaNO350 내지 100 g, Na2SO430 내지 100 g, 및 멜라민수지 설폰산소다, 리그닌 설폰산소다, 또는 이들의 혼합물 200 내지 500 g을 용해하여 제조되는 중금속 처리를 위한 시멘트 경화체 제조용 고화안정 처리제 조성물을 제공한다.More specifically, the solidification treatment composition is NaCl 100 to 200 g, Na 2 CO 3 500 to 800 g, NaAlO 2 50 to 150 g, FeCl 3 20 to 50 g, KCl or CaCl 2 50 to 10 l of water Cement cured body for heavy metal treatment prepared by dissolving 150 g, 50-100 g of NaNO 3 , 30-100 g of Na 2 SO 4 , and 200-500 g of sodium melamine resin sulfonic acid, lignin sulfonic acid, or a mixture thereof. Provided is a solidifying treatment composition for production.
또한, 본 발명은 상기 기재된 고화안정 처리제 조성물들이 시멘트 량의 2 내지 6 중량%로 포함되는 시멘트 경화체를 제공한다.In addition, the present invention provides a cement cured body in which the above-described solidification stabilizer compositions are contained in 2 to 6% by weight of the amount of cement.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
일반적으로 포틀랜드 시멘트 중에는 규산삼석회(C3S, 알리트)와 규산이석회(β-C2S, 벨리트)가 약 75 내지 78 % 정도 함유되어 있으며, 이들 사이의 에트린 가이트(Ettringite) 결합이 시멘트 본래의 강도 발현의 주력이 된다.In general, Portland cement contains about 75 to 78% of tricalcium silicate (C 3 S, alit) and dicalcium silicate (β-C 2 S, belite), and the Ettringite bond between them. This cement becomes the main force of the original strength development.
이러한 시멘트를 고형화하기 위해서 일반적으로 물을 혼합하는 경우, 작용 주체는 알리트(Alite; C3S) 및 셀리트(Celite; C3A)로서 시멘트 수화물의 형성에는 이들의 수화가 주된 것이며, 수중의 알리트 및 펠리트의 입자 표면으로부터 Ca2+이온이 방출되어 시멘트 혼합물을 급속히 pH 10 이상의 고 알칼리성으로 변화시킨다.When water is generally mixed to solidify such cements, the main agents are Alite (C 3 S) and Celite (C 3 A), and their hydration is mainly used for the formation of cement hydrates. Ca 2+ ions are released from the surface of the particles of alite and pellets of to rapidly change the cement mixture to a high alkalinity above pH 10.
이 반응은 물을 주입한 후 2 내지 3 분내에 종료되지만, 시멘트 입자는 그 직후부터 응집되어 플록(flock)을 생성하는 작용이 일어난다.The reaction ends within two to three minutes after the water is injected, but the cement particles agglomerate immediately afterwards to produce flocs.
따라서, 시멘트 입자 표면에 흡착되어 입자를 균일하게 일정 간격으로 분산시켜 플록을 방지하고 어느 정도의 유동성을 가진 시멘트 페이스트를 얻기 위해서는 분산효과가 있는 첨가제를 사용하는 것이 매우 유효하다.Therefore, it is very effective to use additives having a dispersing effect in order to be adsorbed on the surface of the cement particles to uniformly disperse the particles at regular intervals to prevent flocs and to obtain a cement paste with some fluidity.
이를 위해, 본 발명에서는 고른 분산을 통한 수화반응 촉진효과와, 다중 이온 결합에 따른 수화생성물의 증대에 의해 초기 및 장기 강도 발현을 증가시키는 효과를 나타내어 이 두 가지 작용에 의해서 중금속 용출 억제효과를 나타내는 시멘트 경화용 고화안정 처리제를 제공한다.To this end, the present invention exhibits the effect of promoting the hydration reaction through the uniform dispersion and the effect of increasing the initial and long-term strength expression by the increase of the hydration product by the multi-ion bond, showing the heavy metal dissolution inhibiting effect by these two actions Provided is a hardening stabilizer for cement hardening.
즉, 본 발명의 고화안정 처리제는 시멘트 입자를 고르게 분산시켜 고화안정 처리제에 포함된 Na+및 K+금속이온 화합물이 수화생성물인 Ca(OH)2와 반응함에 따라서 시멘트 중의 알리트, 벨리트에 작용하여 수화작용을 촉진시키는 물질이며, 이 반응 과정에서 멜라민수지 설폰산소다 또는 리그닌 설폰산소다에 의해 시멘트 입자가 균일하게 분산되어 수화촉진 작용이 일어난다.That is, the solidification stabilizer of the present invention evenly disperses the cement particles and acts on the alits and the pellets in the cement as the Na + and K + metal ion compounds contained in the solidification stabilizer react with Ca (OH) 2 , a hydration product. It is a substance that promotes hydration, and in this reaction, cement particles are uniformly dispersed by melamine resin sulfonic acid sodium phosphate or lignin sulfonic acid so that hydration promoting action occurs.
상기 에트린 가이트(Ettringite: 3CaOㆍAl2O3ㆍ3CaSO4ㆍ32H2O)의 기본구조는 화학식에 따라 한 분자 중에 32 분자의 많은 물을 함유하고 있기 때문에, 시멘트 경화시 수중에 뜬 시멘트 입자 또는 골재 사이를 상기 에트린 가이트가 시멘트 수화물의 연결 고리 역할을 하여 유동성을 감소시킨다.Since the basic structure of the Ettringite (3CaO.Al 2 O 3 .3CaSO 4 .32H 2 O) contains a lot of 32 molecules of water in one molecule according to the formula, cement particles floated in water during cement hardening. Or between the aggregates, the ethrin guide serves as a linkage of the cement hydrate to reduce fluidity.
더욱이 본 발명은 자유수로 채워져 있는 공간을 수화물로 충진하여 경화를 진행시키기 때문에 시멘트의 수화 반응은 약간의 체적 감소를 동반하면서, 자유수를 고화시켜 공간을 줄이는 반응이다.Furthermore, in the present invention, since the space filled with free water is filled with hydrate to advance the curing, the hydration reaction of cement is a reaction to reduce the space by solidifying the free water, with a slight decrease in volume.
이와 같이, 자유수의 공극을 증대된 수화반응 생성화합물이 채워줌에 따라, 초기 및 장기 강도가 중요한 조강 시멘트, 다량의 물을 함유한 하상 오니, 및 유해 물질의 용출 방지에 유효하게 사용 가능하다.Thus, as the voids of free water are filled with the increased hydration reaction compound, it can be effectively used to prevent the elution of the crude steel cement, the sludge containing a large amount of water, and the harmful substances, in which initial and long-term strength are important. .
본 발명의 고화안정 처리제의 조성 중 FeCl3는 셀리트 수화 생성물인 3CaOㆍAl2O3ㆍ6H2O와 3CaOㆍFe2O3ㆍ6H2O의 조성에 기여하며, CaCl2또는 KCl은 수화 중간 생성물인 3CaOㆍAl2O3ㆍ6H2O에 CaSO4와 함께 작용해 겔의 생성을 증대시켜 시멘트 입자를 치밀하게 채우며 경화에 관여한다.Solidification of the present invention of the composition of a stabilizing agent FeCl 3 will contribute to the composition of Celite hydration products of 3CaO and Al 2 O 3 and 6H 2 O and 3CaO and Fe 2 O 3 and 6H 2 O, CaCl 2 or KCl is hydrated The intermediate product 3CaO.Al 2 O 3 .6H 2 O acts together with CaSO 4 to increase the formation of gel, densely fills cement particles and participates in curing.
또한, 본 발명의 고화안정 처리제 중의 Na+및 K+이온 화합물은 시멘트 수화반응시 급속결합을 이루어 조기강도를 발현하며, 본 발명에서 사용하는 멜라민수지 설폰산소다, 리그닌 설폰산소다, 또는 이들의 혼합물은 CaSO4ㆍ2H2O와 반응하여 생성된 에트린 가이트의 분산을 도움으로써 플래쉬 셋팅에 따른 부작용을 방지하며 겔의 생성을 증대시킨다.In addition, the Na + and K + ionic compounds in the solidification stabilizer of the present invention forms early bonds during the cement hydration reaction to express early strength, and the melamine resin sodium sulfonate, lignin sulfonic acid, or the like thereof used in the present invention. The mixture aids in the dispersion of the ethrin guidee produced in the reaction with CaSO 4 .2H 2 O, thereby preventing side effects due to flash setting and increasing gel formation.
상술한 바와 같이, 본 발명의 고화안정 처리제의 조성물은 시멘트의 수화 반응에 관여하여 플래쉬 셋팅에 따른 크랙 등의 부작용을 방지하며, 시간이 경과할수록 겔의 생성이 증대하여 시멘트 입자 사이가 치밀하게 채워지면서 경화가 진행되고, 시멘트 수화물의 다중 이온 결합에 의하여 수화 생성물이 두껍게 쌓여지게 됨으로써, 중금속의 용출이 억제되는 효과가 더욱 향상될 뿐만 아니라 콘크리트 강도도 더욱 증가하게 된다.As described above, the composition of the solidification treatment agent of the present invention is involved in the hydration reaction of the cement to prevent side effects such as cracks according to the flash setting, and as time passes, the formation of gel increases, filling the cement particles densely. The hardening progresses as a result, and the hydrated product is thickly accumulated by the multi-ion bond of cement hydrate, thereby further improving the effect of suppressing the dissolution of heavy metals and increasing the concrete strength.
이 단계에서부터 서서히 물과 이온의 이동이 적어지고 반응속도에 제동이 걸려 이때부터 시멘트 경화체 강도가 발현되기 시작한다.From this stage, the movement of water and ions gradually decreases, and the reaction rate is braked. From this point, the cement hardened body strength starts to develop.
따라서, 상기 Na2CO3와 Ca(OH)2의 반응에 따라 생성되는 NaOH는 알리트와 벨리트의 수화 초기에 생성되는 저분자의 규산칼슘수화물(C-S-H)을 용해시켜 어느 정도의 시간이 경과되면 중합이 진전되어 고분자가 결정화되기 시작한다.Therefore, NaOH produced by the reaction of Na 2 CO 3 and Ca (OH) 2 dissolves the low molecular calcium silicate hydrate (CSH) produced at the beginning of hydration of alit and belite to polymerize after a certain time. As this progresses, the polymer begins to crystallize.
이러한 고화안정 처리제의 각 조성은 다음과 같다.Each composition of such a solidification treatment agent is as follows.
먼저, 본 발명은 NaCl, Na2CO3, NaAlO2, FeCl3, CaCl2및 NaNO3를 포함하는 시멘트 경화체 제조용 고화안정 처리제 조성물을 제공한다.First, the present invention provides a solidification stabilizer composition for producing a cement hardened body including NaCl, Na 2 CO 3 , NaAlO 2 , FeCl 3 , CaCl 2, and NaNO 3 .
상기 NaCl은 물 10 ℓ에 대하여 100 내지 120 g을 사용하는 것이 바람직하며, 이는 SiO2및 CaO와 반응하여 비결정질의 C-S-H를 급속히 생성하여 응결 작용을 증진시킨다. 이때, 그 양이 120 g을 초과하여 사용하면 이상 응결 현상이 일어나므로 바람직하지 않으며, 100 g 미만으로 사용하면 응결 작용 효과가 미약하여 바람직하지 않다.The NaCl is preferably used in an amount of 100 to 120 g with respect to 10 L of water, which reacts with SiO 2 and CaO to rapidly produce amorphous CSH to enhance the condensation action. At this time, when the amount exceeds 120 g, abnormal condensation occurs, which is not preferable. If the amount is less than 100 g, the effect of condensation is weak, which is not preferable.
상기 Na2CO3는 물 10 ℓ에 대하여 550 내지 700 g을 사용하는 것이 바람직하고, 과부족인 경우에는 상기와 같은 현상을 보이므로 바람직하지 않다.The Na 2 CO 3 is preferably used in an amount of 550 to 700 g with respect to 10 L of water.
또한, 본 발명에서 NaAlO2를 물 10 ℓ에 대하여 150 내지 180 g을 사용하면 Na2CO3보다 그 급결성 작용이 크므로 NaAlO2와 Na2CO3는 동시 배합하여 사용하고, 이러한 경우 NaAlO2가 수중에서 가수분해되어 NaOH와 Al(OH)3로 되어 양자의 상승 작용에 의하여 경화 촉진 효과를 증가시킨다.In addition, in the present invention, when Na-AlO 2 is used in an amount of 150 to 180 g with respect to 10 L of water, its quenching action is greater than that of Na 2 CO 3 , so that NaAlO 2 and Na 2 CO 3 are used in combination, in this case, NaAlO 2 Is hydrolyzed in water to NaOH and Al (OH) 3 to increase the curing promoting effect by the synergistic action of both.
상기 FeCl3은 물 10 ℓ에 대하여 20 내지 50 g을 사용하고, 및 NaNO3는 물 10 ℓ에 대하여 280 내지 320 g을 사용하는 것이 바람직하다. 그 양이 상기 범위를 초과하면, 고화체 내에 염이 다량 함유되어 고화체 강도가 저하되므로 바람직하지 않고, 상기 범위 미만이면 고화체의 중금속 용출량이 증가하고 강도의 저하효과를 나타내므로 바람직하지 않다.The FeCl 3 is used 20 to 50g with respect to 10L of water, and NaNO 3 is preferably used from 280 to 320g with respect to 10L of water. If the amount exceeds the above-mentioned range, since a large amount of salt is contained in the solidified body and the solidified body strength is lowered, it is not preferable.
상기 CaCl2는 물 10 ℓ에 대하여 50 내지 100 g을 사용하는 것이 바람직하고, 과부족(±10 %)인 경우에는 원소 기능의 밸런스가 무너져 응결이 빨리되지만 강도는 상승하지 않으므로 바람직하지 않다.The CaCl 2 is preferably used in an amount of 50 to 100 g with respect to 10 L of water, and in the case of excess or deficiency (± 10%), the balance of elemental functions is broken and condensation is accelerated, but the strength is not increased.
또한, 본 발명은 NaCl, Na2CO3, NaAlO2, FeCl3, KCl 또는 CaCl2, NaNO3, Na2SO4,및 멜라민수지 설폰산소다, 리그닌 설폰산소다 또는 이들의 혼합물을 포함하는 시멘트 경화체 제조용 고화안정 처리제 조성물을 제공한다.The present invention also provides a cement comprising NaCl, Na 2 CO 3 , NaAlO 2 , FeCl 3 , KCl or CaCl 2 , NaNO 3 , Na 2 SO 4, and melamine resin sodium sulfonic acid, lignin sulfonic acid or mixtures thereof. Provided is a solidifying treatment composition for producing a cured product.
상기 NaCl은 물 10 ℓ에 대하여 100 내지 200 g을 사용하는 것이 바람직하며, 이는 SiO2및 CaO와 반응하여 비결정질의 C-S-H를 급속히 생성하여 응결 작용을 증진시킨다. 이때, 그 양이 200 g을 초과하여 사용하면 이상 응결 현상이 일어나므로 바람직하지 않으며, 100 g 미만으로 사용하면 응결 작용 효과가 미약하여 바람직하지 않다.The NaCl is preferably used in an amount of 100 to 200 g with respect to 10 L of water, which reacts with SiO 2 and CaO to rapidly produce amorphous CSH to enhance the coagulation action. At this time, if the amount exceeds 200g, abnormal condensation occurs, which is not preferable. If the amount is less than 100g, the effect of condensation is weak, which is not preferable.
상기 Na2CO3는 물 10 ℓ에 대하여 500 내지 800 g을 사용하는 것이 바람직하고, 과부족인 경우에는 상기와 같은 현상을 보이므로 바람직하지 않다.The Na 2 CO 3 is preferably used in an amount of 500 to 800 g with respect to 10 L of water.
또한, 본 발명에서 NaAlO2를 물 10 ℓ에 대하여 50 내지 150 g을 사용하면 Na2CO3보다 그 급결성 작용이 크므로 NaAlO2와 Na2CO3는 동시 배합하여 사용하고, 이러한 경우 NaAlO2가 수중에서 가수분해되어 NaOH와 Al(OH)3로 되어 양자의 상승 작용에 의하여 경화 촉진 효과를 증가시킨다.Further, when the using the 50 to 150 g for the invention NaAlO 2 in the water 10 ℓ using NaAlO 2 and Na 2 CO 3 are co-formulated with the larger the class formed action than the Na 2 CO 3, and this NaAlO 2 Is hydrolyzed in water to NaOH and Al (OH) 3 to increase the curing promoting effect by the synergistic action of both.
상기 FeCl3은 물 10 ℓ에 대하여 20 내지 50 g을 사용하고, 및 NaNO3는 물 10 ℓ에 대하여 50 내지 100 g을 사용하는 것이 바람직하다. 그 양이 상기 범위를 초과하면, 고화체 내에 염이 다량 함유되어 고화체 강도가 저하되므로 바람직하지 않고, 상기 범위 미만이면 고화체의 중금속 용출량이 증가하고 강도의 저하효과를 나타내므로 바람직하지 않다.The FeCl 3 is preferably used 20 to 50 g with respect to 10 L of water, and the NaNO 3 is preferably used from 50 to 100 g with respect to 10 L of water. If the amount exceeds the above-mentioned range, since a large amount of salt is contained in the solidified body and the solidified body strength is lowered, it is not preferable.
상기 KCl 또는 CaCl2는 물 10 ℓ에 대하여 50 내지 150 g을 사용하는 것이 바람직하고, 과부족(±10 %)인 경우에는 원소 기능의 밸런스가 무너져 응결이 빨리되지만 강도는 상승하지 않으므로 바람직하지 않다.It is preferable to use 50 to 150 g of KCl or CaCl 2 with respect to 10 L of water, and in the case of excess or deficiency (± 10%), the balance of elemental functions collapses and condensation is accelerated, but the strength is not increased.
상기 Na2SO4는 물 10 ℓ에 대하여 30 내지 100 g을 용해하여 사용하는 것이 바람직하다.Na 2 SO 4 is preferably used by dissolving 30 to 100 g per 10 L of water.
또한, 상기 멜라민수지 설폰산소다, 리그닌 설폰산소다, 또는 이들의 혼합물의 사용량은 물 10ℓ에 대하여 200 내지 500g을 용해하여 사용하는 것이 바람직하다.The melamine resin sodium sulfonic acid, lignin sulfonic acid, or a mixture thereof is preferably used by dissolving 200 to 500 g per 10 liters of water.
한편, 본 발명에서는 다량의 에트린 가이트의 생성을 위해 결합수로 물과 함께 상기 조성의 고화안정 처리제를 첨가하면 함수비가 저하하는 동시에 입자의 이동을 구속할 수 있다. 또한, 본 발명의 Na+및 K+이온을 함유한 화합물은 수산화칼슘, 규산칼슘에서 용출된 칼슘이온의 입자를 응집시킴으로써, 입자가 더욱 급속히 결합하게 되며 수산화칼슘 수화물의 생성을 촉진시켜 강도의 상승 또는 경화를 촉진할 수 있고, 장기 재령(양생 시간)에서는 SiO2, Al2O3등의 성분이 Ca(OH)2와 반응을 일으켜, CaO 및 CaSO4등의 팽창성 불용성 물질 및 포졸란화합물을 생성하므로, 경화를 촉진함과 동시에 자유수가 휘발된 공극을 상기 화합물들이 채워주므로 장기재령 및 저항성을 갖게 한다.On the other hand, in the present invention, when the solidification stabilizer of the above composition is added to the bonding water together with water to form a large amount of ethrin guide, the water content decreases and the movement of the particles can be restricted. In addition, Na of the present invention+And K+The ion-containing compound aggregates the particles of calcium ions eluted from calcium hydroxide and calcium silicate, so that the particles bind more rapidly, promote the formation of calcium hydroxide hydrate, and promote the increase in strength or hardening, SiO)2, Al2O3Ingredients such as Ca (OH)2Wow Reaction, CaO and CaSO4Since it produces an expandable insoluble substance and a pozzolanic compound, etc., it accelerates hardening and at the same time, the compounds fill the voids free of volatilized water and thus have long-term age and resistance.
이러한 고화안정 처리제를 시멘트 경화체에 적용한 구체적 예를 들면 다음과 같다.The specific example which applied this hardening stabilizer to the cement hardened | cured material is as follows.
상기 시멘트 경화체를 제조하는 공정은 먼저 생활 쓰레기 소각재, 화력 발전소 석탄재, 제철소에서 발생하는 각종 슬러지들을 건조하여 전처리한다. 그리고, 전처리된 슬러지들을 파쇄 및 선별한 후 입도별로 선별한다. 이렇게 선별된 소각재나 슬러지와 함께 시멘트, 골재 및 물을 투입하여 혼합한다. 이때, 소각재나 슬러지의 투입량은 골재 투입량의 50 중량% 정도로 투입가능하며, 물과 시멘트의 비율은 물/시멘트(W/C)가 30 % 이하가 되도록 한다.The process of manufacturing the cement hardened body is first dried by pre-treatment of various sludges generated from municipal waste incineration ash, coal power plant coal ash, steel mill. Then, the pretreated sludge is crushed and sorted and then sorted by particle size. Cement, aggregate, and water are mixed together with the selected incineration ash or sludge. At this time, the input amount of the incineration ash or sludge can be added to about 50% by weight of the aggregate input amount, the ratio of water and cement so that the water / cement (W / C) is less than 30%.
다음으로, 상기 슬러지, 물 및 시멘트를 혼합하면서 고화안정 처리제를 투입한다. 상기 고화안정 처리제는 시멘트 량의 2 내지 6 중량%로 투입한다. 상기 고화안정 처리제를 2 중량% 미만으로 투입하는 경우에는 본 발명의 고화안정 처리제의 효과가 미약하며, 6 중량%를 초과하여 투입하는 경우에는 더 향상된 효과가 나타나지 않으므로 경제적으로 불리하여 바람직하지 않다.Next, the solidification treatment agent is added while mixing the sludge, water and cement. The solidification stabilizer is added in 2 to 6% by weight of the amount of cement. When the solidification stability treatment agent is added at less than 2% by weight, the effect of the solidification stability treatment agent of the present invention is insignificant, and when it is added in excess of 6% by weight, it is not preferable because it is economically disadvantageous.
마지막으로, 고화안정 처리제를 투입한 후 그 혼합물을 압축, 진동 등을 통하여 골고루 섞어준 후 성형하고, 상기 성형물을 양생한 후 고화체를 제조한다.Finally, after the solidification treatment agent is added, the mixture is mixed evenly through compression, vibration, and the like, and the molded product is cured to prepare a solid.
이렇게 제도된 시멘트 고화제는 강도가 우수하고, 제강 슬러지 등에 포함된 중금속의 용출을 방지할 수 있다.The cement hardener thus prepared has excellent strength and can prevent elution of heavy metals contained in steelmaking sludge and the like.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples are provided to aid in understanding the present invention. However, the following examples are only for the purpose of understanding the present invention and the present invention is not limited by the following examples.
실시예 1 내지 24Examples 1 to 24
생활 쓰레기 소각재를 건조하여 전처리하고 파쇄 및 선별하고, 이렇게 선별된 소각재와 시멘트를 하기 표 3에 나타낸 바와 같은 조성으로 골재와 함께 투입하였다. 여기에 물/시멘트 비가 약 20 %가 되도록 물을 투입하면서 하기의 표 1 및 2에 나타낸 바와 같은 조성의 고화안정 처리제를 하기의 표 3에 나타낸 바와 같이 시멘트 량에 대하여 2 내지 6 중량%가 되도록 투입하면서 혼합하였다. 이렇게 혼합된 시멘트 혼합물을 성형한 후 양생하여 시멘트 고화체를 제조하였다.The municipal waste incinerator was dried, pretreated, crushed and sorted, and the selected incinerator and cement were added together with the aggregate in the composition as shown in Table 3 below. Here, the water / cement ratio is about 20%, and water is added so that the solidification stabilizer having a composition as shown in Tables 1 and 2 below is 2 to 6% by weight based on the amount of cement as shown in Table 3 below. Mix with input. The cement mixture thus mixed was molded and cured to prepare a cement solid.
상기와 같이 제조된 고형체를 한국 건자재 시험 연구원에서 환경부 고시 제91-97호-'91의 검사 방법에 따라 중금속 용출실험을 하여 그 결과를 하기의 표 5 및 6에 나타내었다. 하기 표 4는 폐기물 관리법에 의한 폐기물 관리 기준에 근거한 폐기물 고형체의 중금속 용출 기준을 나타낸다.The solids prepared as described above were subjected to heavy metal dissolution test according to the inspection method of the Ministry of Environment Notice 91-97-'91 at the Korea Building Materials Testing Institute. The results are shown in Tables 5 and 6 below. Table 4 below shows the heavy metal leaching standards of the solid wastes based on the waste management standards by the Waste Management Act.
상기 표 5 및 6에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 24에 의해 제조된 고형체는 중금속 용출량이 폐기물 관리 기준에 근거한 중금속 용출 기준에 대하여 훨씬 낮은 값을 나타내고 있으며, 종래 사용 소각재를 고형체로 처리하지 않은 경우의 중금속 용출량과 비교하여 중금속 용출량이 훨씬 작음을 알 수 있었다.As shown in Tables 5 and 6, the solids prepared according to Examples 1 to 24 of the present invention exhibited much lower values of heavy metal elution with respect to heavy metal elution standards based on waste management standards, and solidified incineration materials used in the prior art. It was found that the heavy metal leaching amount was much smaller than the heavy metal leaching amount when not treated with a sieve.
도 1은 본 발명의 실시예 1 내지 12에 의해 제조된 고형체의 납 및 구리의 용출량을 나타내는 그래프로서, 폐기물 관리법에 근거한 폐기물 관리 기준인 3 mg/L(납과 구리)보다는 훨씬 낮은 용출량(납은 0.96 mg/L 내지 검출되지 않음, 구리는 0.858 내지 0.164 mg/L)을 나타내고 있다.1 is a graph showing the elution amount of lead and copper in the solids prepared by Examples 1 to 12 of the present invention, which is much lower than 3 mg / L (lead and copper) which is a waste management standard based on the waste management method ( Lead is 0.96 mg / L not detected, copper is 0.858 to 0.164 mg / L).
또한, 도 2는 본 발명의 실시예 12 내지 24에 의해 제조된 고형체의 6가 크롬(Cr6+) 이온의 용출량을 도시한 그래프로서, 본 발명에 의해 제조된 고형체는 Cr6+가 0.063 mg/L 내지 검출되지 않음(N.D)로 나타나 폐기물 관리 기준인 1.5 mg/L 보다는 훨씬 낮은 수치를 나타내고 있음을 알 수 있다.2 is a graph showing the elution amount of hexavalent chromium (Cr 6+ ) ions of the solid prepared by Examples 12 to 24 of the present invention, the solid produced by the present invention is Cr 6+ From 0.063 mg / L to not detected (ND), it can be seen that it is much lower than the waste management standard of 1.5 mg / L.
도 3은 시멘트 400 kg/㎥와 본 발명의 최적 배합비에 따른 고화안정 처리제 2 중량%를 사용하여 제조된 고형체의 휨 강도를 한국 건자재 시험 연구원에서 시험한 결과를 나타내는 막대 그래프로서, 제조한 후 7일, 14일, 28일 경과시 측정한 고형체의 휨강도를 나타내며, 도 3에서 나타낸 바와 같이 본 발명의 고화안정 처리제를 사용한 고화체의 휨강도는 기준치인 50 kg/㎥보다도 7일째의 강도가 138 %, 14일째 강도가 117 % 및 28 일째 강도가 122 %로 나타남에 따라 휨강도 역시 우수함을 알 수 있다.Figure 3 is a bar graph showing the results of the test of the flexural strength of the solid produced by using the cement 400 kg / ㎥ and 2% by weight of the solidification stability treatment agent according to the optimum mixing ratio of the present invention, after the manufacture The flexural strength of the solid body measured after 7 days, 14 days and 28 days is shown, and as shown in FIG. 3, the flexural strength of the solid body using the solidification stabilizer of the present invention has a strength of 7 days from the standard value of 50 kg / m 3. %, 14 days of strength of 117% and 28 days of strength of 122%, it can be seen that the flexural strength is also excellent.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 고화안정 처리제를 사용하여 폐기물에 포함된 금속과 함께 시멘트 고형체를 제조하면, 금속 이온 결합이 강력히 촉진되어 중금속 물질의 중합과 고형물의 강도가 현저히 증가한다. 또한, 상온에서 처리하므로 작업성 및 비용면에서 처리비가 저렴하고 본 발명의 고화안정 처리제가 액상이므로 균일 혼합물을 얻을 수 있어 중금속 용출 방지 및 화학적으로 안정한 고형체를 제조할 수 있다.As described above, when the cement solids are prepared together with the metals contained in the waste using the solidification stabilizer according to the present invention, metal ion bonds are strongly promoted to significantly increase the polymerization of the heavy metal material and the strength of the solids. In addition, since processing at room temperature, the processing cost is low in terms of workability and cost, and the solidification stabilizer of the present invention is a liquid, so that a homogeneous mixture can be obtained, thereby preventing heavy metal elution and producing a chemically stable solid.
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| FPAY | Annual fee payment |
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| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150211 Year of fee payment: 13 |
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| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160211 Year of fee payment: 14 |
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| FPAY | Annual fee payment |
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